Agilex FPGA，现代FPGA技术的核心力量

（文章来源：中华网）

Agilex是Agile(敏捷)和Flexible(灵活)两个词语的结合体，而这两个特点也正是现代FPGA技术最为核心的两大要点。英特尔在2015年时就承诺说未来会根据不同的客户需求提供不同点5的异构架构，包括：分立的CPU+FPGA、封装集成的CPU+FPGA、以及将Intel CPU/FPGA/ARM三者进行管芯集成的FPGA。

理由是显而易见的。通过集成，不但能够降低延时，提高效能和性能/瓦，更可以统一处理器和FPGA之间的工具流程，为不同的性能需求提供更广泛的体系结构支持。4年之后，Agilex FPGA通过异构架构，实现了对不同制程工艺、不同逻辑单元之间的集成，在灵活性和定制化方面实现了突破。

根据英特尔2月份的基准测试，Agilex在最大时钟速率(Fmax)上比Stratix 10提高了40%，而总能耗降低高达40%。此外，Agilex还具有高达40 TFLOP的DSP性能(FP16配置)和92 TOP DSP性能(INT8配置)。坦率的说，仅凭异构架构这一点，Agilex FPGA其实是无法实现上述性能指标的，那么，Agilex FPGA中还隐藏着哪些不为人知的“黑科技”呢？

为了确保性能的一致性，Agilex FPGA器件核心的FPGA逻辑结构芯片同样采用了英特尔10纳米芯片制程技术构建，这也是目前世界上最先进的FinFET制程技术之一。同时，Agilex还融合了英特尔专有嵌入式多芯片互连桥接（EMIB）集成的3D 异构系统级封装（SiP）技术，它提供了一种高性能、低成本的方法，有助于将Chiplets和FPGA逻辑结构芯片集成至相同的封装中。

Agilex FPGA的逻辑结构芯片采用了第二代英特尔HyperFlex架构，除了与第一代架构一样，在整个核心结构中都使用额外的寄存器Hyper-Registers外，二代架构还提升了整体结构性能，同时最大限度地降低了功耗，其中最显著的一项改进是在超级寄存器中添加了高速旁路。

而Chiplets是一种物理IP模块，可通过封装级集成方法和标准化接口集成其他Chiplets。借助Chiplets这种混合搭配模式，收发器数量不再受通道数量的限制。设计人员要想增加或减少收发器通道数量，只需添加所需的收发器Chiplets即可，无需重新布局芯片以集成不同数量的通道。仅此一项，英特尔就将单个收发器通道的速度从58Gbps提升到112Gbps。

在数据中心里作为CPU的硬件加速器，用来加速深度学习的模型训练、金融计算、网络功能卸载等各类应用，是当前FPGA的一个主要应用场景。但该领域亟待解决的核心问题之一，就是缓存一致性。换句话说，就是必须要明确CPU与硬件加速器之间的内存互联协议。

Agilex FPGA 支持各个层级的内存资源，包括通过专用接口提供的嵌入式内存资源、封装内内存和片外内存。该层级结构的第一层是嵌入式片上内存，包括MLAB、块RAM和eSRAM，每种内存均可提供不同的容量，以满足不同的处理需求。此外，英特尔在设计中还使用SIP技术将高带宽内存(HBM)直接集成至Agilex FPGA器件中，有助于缩减电路板尺寸和成本，简化与降低电源需求。

另一个值得关注的重点是Agilex平台还集成了eASIC技术。这种集成eASIC芯片定制技术能够实现从FPGA到结构化ASIC的迁移。换句话说，用户可以利用eASIC自身具备的可复用 IP 的自定义逻辑连续体，在整个产品生命周期内进行灵活优化，快速从FPGA转移到ASIC。

全新硬件架构每一个数量级的性能提升，软件能相应带来两个数量级的性能提升。在新一代Agilex FPGA上，配套支持软件Quartus Prime可缩短硬件开发者30%的编译时间，内存利用率也提高了15%。同时，新一代的Agilex FPGA也纳入到One API的架构当中。

即将于今年第四季度推出的“OneAPI”软件编程框架，，为软件开发者提供了单一源的异构编程环境，支持常见的性能库API、Intel VTune和Advisor等软件开发工具，能够将软件匹配到能最大程度加速软件代码的硬件上，用以简化包括FPGA、CPU、GPU、人工智能和其它加速器在内的各种计算引擎的编程接口，降低各种架构和工作负载下的开发复杂性，加速六大技术支柱的大规模部署。
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